МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРТСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ электроники и математики 

    Кафедра "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Индикатор уровня заряда батареи 
 
 

    ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

    МИЭМ 7.102.004 
 
 
 
 
 
 

    Студент гр. РС-62

    Белик Г. А. 
 
 

    Консультант

    Кечиев Л.Н.

    _________________(подпись)

    _____________(дата) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2007г. 

    Оглавление

 

1. Введение

    Целью выполнения настоящего проекта является изучение методов практического  конструирования функциональных узлов (ФУ) микроэлектронной аппаратуры на печатных платах. Особое внимание уделяется ознакомлению с нормативной конструкторской документацией и приобретению навыков ее применения.

2. Задание на проект

2.1. Схема принципиальная электрическая

 

Технические характеристики:

Рабочий диапазон: 2,5…18 В.

Максимальный  потребляемый ток, не более: 20 мА.

Ориентировочный размер печатной платы: 40х20 мм.

Краткое описание:

Индикатор состоит из трех простейших пороговых  элементов:

- VD1, VD2;

- VD3, VT1;

- VD5, VD6, VT2.

Светодиоды VD1, VD4, VD7, являются индикаторами и показывают уровень напряжения бортовой сети автомобиля. Резисторы R1, R2, R4 ограничивают ток через диоды, а R3, R5 обеспечивают необходимое напряжение смещения на базах транзисторов VТ1 и VТ2.

Элементная  база:

 

Принципиальная  схема:

2. Конструкторско-технологические  требования

 

    Тип производства – массовое.

    Климатические факторы внешней среды – индикатор предназначена для работы при температуре внешней среды от +5 до +30°С и относительной влажности воздуха до 80% при температуре +25°С. При хранении воздействует среда от -5°С до +50°С и влажность до 80%.

    Для обеспечения массового производства с наименьшими производственными затратами индикатор должен быть реализован на печатной плате. Печатная плата должна соответствовать:

    1) ГОСТ Р 50621-93 (МЭК 326-4-80). Платы  печатные одно- и двусторонние  с неметаллизированными отверстиями. Общие технические требования.

    2) ГОСТ 23751-86. Платы печатные. Параметры  конструкции.

    3) ГОСТ 10317-79. Платы печатные. Основные  размеры.

3. Обоснование конструкции  устройства

3.1 Описание и анализ  принципиальной электрической  схемы

   Светодиоды VD1, VD4, VD7 являются индикаторами и показывают уровень напряжения бортовой сети автомобиля. Резисторы R1, R2, R4 служат для ограничения тока через диоды, a R3 и R5 обеспечивают необходимое напряжение смещения на базах транзисторов VT1 и VT2.

   При подаче на индикатор напряжения бортовой сети автомобиля загорается светодиод VD1, что говорит о наличии минимального напряжения. При работающем двигателе и исправно функционирующем реле-регуляторе на базу транзистора

   VT1 приходит напряжение, достаточное  для его открывания и зажигания светодиода VD4, индицирующего нормальное напряжение в сети и оптимальный ток заряда аккумулятора. При выходе из строя реле-регулятора или иной поломке на базу транзистора VT2 поступает повышенное напряжение, достаточное для его открывания и зажигания светодиода VD7, индицирующего превышение допустимого напряжения и тока заряда. При этом светится и светодиод VD4.

   Работа  с индикатором очень проста. Отрицательный  вывод тестера необходимо соединить  с корпусом автомобиля. Включение  одного из светодиодов при касании щупом соответствует наличию положительного напряжения в проверяемой электрической цепи, в противном случае, на проверяемую цепь не поступает положительное напряжение или произошло короткое замыкание на корпус.

   Следует иметь в виду, что проверяемые цепи могут иметь внутреннее сопротивление (обмотки реле, лампы, переходные сопротивления в соединениях). В этом случае по яркости свечения светодиодов можно судить как о величине этого сопротивления, так и об исправности элементов оборудования.

3.2 Способ компоновки

Разработка  конструкции индикатора производится на основании требований технического задания и проведенного анализа схемы электрической принципиальной.

   При разработке конструкции устройства выбирается и обосновывается способ компоновки, вид монтажа, способ защиты от воздействия климатических факторов, выбор унифицированных и стандартизированных узлов и деталей, выбор флюсов и припоев для монтажа.

   В основу выбора способов компоновки положены требования ТЗ о массовом типе производства, следовательно, прибор должен быть рассчитан на производство в большом количестве в условиях оснащенного производства с применением современного оборудования и высокой технологии. Современные предприятия массового производства РЭА, как правило, имеют технологические линии для производства печатного монтажа, а также оборудование и технологию нанесения защитных покрытий, контроля качества, тренировки и испытания РЭА и изделия в целом.

   На  основании изложенного при конструировании  мы выбираем способ компоновки с применением печатной платы и печатного монтажа.

   Печатная  плата, служащая основой для установки  на ней радиоэлементов, представляет собой электроизоляционную плату  с отверстиями для установки  в них выводов радиоэлементов и систему проводников между  ними, соответствующую схеме электрической принципиальной.

   С целью оптимизации и минимизации  индикатора принята односторонняя печатная плата (ОПП). С одной стороны устанавливаются радиоэлементы, а с другой стороны расположены только проводники.

3.3. Характеристика элементной базы

   Для разработки конструкции устройства необходимы конструктивные параметры элементов, требования к их монтажу, предмонтажной подготовке и т.п. Все эти сведения приведены в ТУ на элементы. Производим выбор конструктивных параметров и сводим их в таблицу.

 

   Рисунок 1. Параметры светодиодов.

   

Рисунок 2. Параметры диода КД522Б 

   

   Рисунок 3. Параметры стабилитронов 1N4736 и 1N4742A

     

   Рисунок 4.  Параметры транзистора  BC547

   

3.4 Выбор материалов  для изготовления печатного узла и способ изготовления платы

 

   Для конструирования индикатора принята ОПП с неметаллизированными отверстиями.

   Для ОПП такого типа в массовом производстве наиболее технологичным является сеткографический метод (трафаретная печать) – печатание кислотостойкой краской позитивного изображения печатного монтажа через сетчатый трафарет на фольгированный диэлектрик. Метод обладает максимальной производительностью по сравнению с другими методами (офсетная печать, фотопечать), применяется в крупносерийном и массовом производстве при малой номенклатуре несложных печатных плат.

   Из  наиболее дешевых материалов для  изготовления печатных плат необходим  тот, который сможет выдержать климатические  и механические воздействия, определенные в ТЗ.

   Гетинакс  фольгированный марок ГФ-1 и ГФ-2 ( ГОСТ 10316-78) - слоистый прессованный материал, изготовленный из бумаги, пропитанной термореактивным связующим на основе фенолформадегидных или эпоксидных смол и облицованный с одной (ГФ-1) или с двух (ГФ-2) сторон медной электролитической фольгой. [3, с.160] Гетинакс нестабилен и обладает высоким влагопоглощением, в связи с чем может произойти короткое замыкание схемы. Стеклотекстолит более предпочтителен с точки зрения стойкости к климатическим и механическим воздействиям. Другие виды фольгированных диэлектриков, такие как, лавсан фольгированный рулонный нам не подойдут из-за цены и малой распространенности.

   В качестве материала печатной платы  выбираем стеклотекстолит фольгированный.

   Стеклотекстолит фольгированный марки СФ (ГОСТ 10316-78) - листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол и облицованные с одной или двух сторон медной электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм. [1, с.43, таб. 2.1]